Vad är en SMT-linje? SMT-monteringslinje och tillverkningsprocess

I takt med att SMT-linjen blir alltmer populär i teknikvärlden har många som arbetar inom högteknologisk elektronik säkert hört talas om den. Dess förbättrade kvalitet och ökade tillverkningsautomation gjorde att den till stor del ersatte genomgående hålteknik (THT) och växa som en dominerande monteringslinje för kretskort.

Förr i tiden var tillverkare tvungna att fästa elektroniska komponenter på kretskort med kablar genom hål. Det var komplicerat och tidskrävande. Och i takt med att komponenterna blev mindre krävdes stora framsteg inom elektroniken för att automatisera monteringslinjen och öka noggrannheten. Här kommer SMT-monteringslinjen till undsättning. Den eliminerar helt behovet av kablar och gör det möjligt att montera mindre komponenter på kretskort.

I den här artikeln vägleder vi dig till vad en SMT-linje är, de viktigaste processerna och Utrustning i en SMT-produktionslinje, layouttyperna för SMT-linjer, samt fördelarna med SMT-produktionslinjer jämfört med traditionella kretskortsmonteringslinjer.

Vad är en SMT-linje?

SMT, som står för Surface Mount Technology, hänvisar till processen att montera elektroniska komponenter som motstånd, kondensatorer, transistorer och integrerade kretsar på ytan av ett kretskort (PCB) inom elektronik. Det uppfanns först 1960 av IBM och användes sedan i stor utsträckning i högteknologiska elektroniska kretskortsaggregat. Den elektroniska komponenten monterades under SMT löpande band är den så kallade ytmonteringsenhet (SMD).

Det finns flera former av ytmonterade enheter. En är enlinjeformad form, vilket innebär att endast ett enda lager av kretskortet behöver monteras. Men om vi behöver montera SMC eller ytmonterade enheter på båda sidor av kretskortet, bör vi ha en tvålinjers SMT-produktionslinje. Ibland kan kretskortskomponenterna vara placerade på många ställen, vilket kan vara nödvändigt att lägga till en extra mellanliggande monteringslinje. Den mellanliggande monteringslinjen kommer att baseras på den ursprungliga SMT-monteringslinjen för kretskortet.

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

SMT vs. THT-linjer

Även om SMT-metoden har gjort produktionen av elektronikkort mer exakt och snabbare, kan inte alla komponenter ytmonteras ovanpå kretskort. Komponenterna som är lämpliga för SMT-linjer är ofta mindre. Därför finns det fortfarande ett behov av den gamla hålmonteringstekniken (THT).

THT-komponenterna är skrymmande med axiella eller radiella ledare och behöver manuell montering. Processen avslutas genom att ledningarna sätts in i borrade hål på kretskorten och löds fast. Även om SMT-ledningar är mer populära, fungerar THT-komponenterna lika bra som SMD i många fall, ibland till och med bättre.

Dessutom finns det ett fall där både THT- och SMT-monteringslinjer krävs, så kallad hybridmontering. Insatserna och fästena kombineras för att utgöra hybridproduktionslinjen. 

SMT-monteringslinjeprocess

Vilka processer inkluderar en SMT-produktionslinje?'är nödvändigt att förstå SMT-monteringslinjens process innan du väljer en bra SMT-tjänsteleverantör. Den allmänna processen för en SMT-linje med en enda form inkluderar följande steg:

1. Materialförberedelse och inspektion (av QC-avdelningen)

Materialförberedelse och inspektion är det allra första steget i SMT-linjen i vår kretskortsmonteringsfabrik. Kvalitetskontrollanter bör noggrant undersöka kretskorts- och SMT-komponenterna för eventuella defekter och välja ut okvalificerade material. I detta skede är dessa kretskort plana med lödplattor.

2. Utskrift (med lödpastaskrivare)

Detta steg går ut på att trycka lödpastan eller patchlimmet på SMT-schablonen för att förbereda lödningen av SMT-komponenterna. Eftersom lödpastan spelar en viktig roll för att ansluta komponenterna till kretskortet, tillhandahålls pastan som används i vår PCBasic-fabrik av MacDermid Alpha, ett ledande företag inom tillverkning av högkvalitativa lödpastor, för att säkerställa kortets elektriska prestanda.

3. Dispensering (med limdispenser)

Nästa steg i SMT-linjen är att montera de ytmonterade komponenterna på det lödprintade kretskortet med en pick-and-place-maskin. Pick-and-place-utrustningen plockar upp de elektroniska komponenterna och placerar dem på kretskortet. Processen är helautomatisk för att undvika fel orsakade av människor.

5. SMD-limhärdning (med härdningsugn)

Efter komponentplaceringsprocessen flyttas de ytmonterade korten till limhärdningsstationen, vilket är en viktig process i SMT-produktionslinjen. Operatörerna härdar SMD-limmet i en härdningsugn så att ytmonteringskomponenterna och SMT-schablonen är ordentligt sammanfogade. 

6. Återflödande lödning (av en reflowugn)

Lödpastan smälts i detta steg för att förbättra komponenternas bindning till kortet. Den kompletta omlödningsprocessen i SMT-linjen består av fyra steg, nämligen fyra temperaturzoner (kortet bör först placeras i omlödningsugnen):

Stålder 1: Förvärmningszonen, där temperaturen på den ytmonterade enheten och kortet gradvis stiger. Temperaturen i ugnen stiger med cirka 1–2 ℃/s innan den når at 140-160 ℃.

Stålder 2: Blötläggningszonen, där ugnstemperaturen hålls konstant vid 140-160 ℃ i runt 90-talet.

Stålder 3: Återflödeszonen, där temperaturen börjar stiga igen med en hastighet av 1–2 ℃/s tills den når toppen (210-230 ℃), som utstrålar tillräckligt med värme för att smälta tenn i lödpastan och därmed binda varje komponent till kortet.

Stålder 4: Kylzonen, där svetsen fryses för att undvika svetsfel. 

7. rengöring

Därefter går det monterade kretskortet till rengöringssteget i SMT-linjen för att avlägsna lödrester, såsom flöde och allt annat material som är skadligt för människokroppen. Ett rengöringsmedel används för att avsluta processen. Om icke-rengöringsteknik används är denna process dock inte nödvändig.

8. Inspektion

Det sista steget i en vanlig SMT-linje är inspektion. PCBasic använder en mängd olika verktyg för att kontrollera den faktiska kvaliteten (dvs. svetsning och monteringskvalitet) hos det färdiga kretskortet. De specifika inspektionspunkterna beror på kundernas behov, och inkluderar vanligtvis automatiserad optisk inspektion (AOI) med mikroskop, röntgeninspektion med SMT-röntgenutrustning, visuell inspektion, prestandainspektion av online-testare och förstahandsgodkännandetestare, och många fler.

Dessutom har vår fabrik uppfunnit första SMT-artikeltestare för att öka testnoggrannheten och effektiviteten. Testaren kan automatiskt avgöra om artikeln är kvalificerad och importera testdata till vårt system. Därmed behöver operatörerna inte göra någon bedömning, vilket undviker eventuella mänskliga fel.

9. Reparation (valfritt)

Reparationssteget följs när defekter hittas. Inga defekter, ingen reparation. Verktygen som används här är elektriska lödkolvar, omarbetningsstationer etc. Steget konfigureras var som helst i SMT-linjen. De reparerade kretskorten kommer att kontrolleras igen för att garantera kvalitet och prestanda. 

Huvudutrustning i en SMT-linje

En produktionslinje för ytmontering har olika element som arbetar för att montera elektroniska komponenter till kretskort. Dessa element eller maskiner säkerställer hög effektivitet och ändamålsenlighet hos SMT-linjerna i vår fabrik. Här är en lista över utrustning som används i vår SMT-produktionslinje:

1. Stencil skrivareSchablonskrivaren används för applicering av lödpasta på kretskortet. Schablonen har öppningar i enlighet med lödplattorna på kretskorten, och lödpasta appliceras genom dessa öppningar.

2. Pick-and-Place-maskinDenna maskin hämtar elektroniska komponenter från brickor, rullar eller rör och placerar dem korrekt på lödpasta på kretskortet. För närvarande är använda pick-and-place-maskiner i hög grad automatiserade och kan hantera olika komponenttyper och storlekar.

3. ÅterflödesugnEn reflowugn används för komponentlödning på kort. Kortet med komponenter och lödpasta genomgår en kontrollerad uppvärmningsprocess i en reflowugn, där lödpastan smälter för att skapa pålitliga lödfogar.

4. TransportörsystemGenom transportbandet rör sig skivorna genom varje steg i SMT-linjen från stencilskrivaren till pick-and-place-maskinen och återflytas. Det ger ett kontinuerligt produktionsflöde.

5. Inspektion av lödpasta (SPI)SPI används för inspektion av lödpastans kvalitet på kretskortet före komponentkonfiguration. Det hjälper till att hitta problem som ineffektiv lödpasta och feljustering och ökar den totala lödfogkvaliteten.

6. Inspektion av komponentplacering (AOI/AXI)Automatiserad optisk inspektion (AOI) och automatiserad röntgeninspektion (AXI) inspekterar komponenternas konfiguration när de ansluts på kortet. AOI-tekniker använder kameror för att inspektera fel, och i AXI används röntgenstrålar för inspektion av dolda fogar, som i BGA.

7. Utrustning för omflödesprofileringReflow-profileringsinstrument kontrollerar och säkerställer att reflow-ugnen följer de exakta temperaturvärden som är viktiga för korrekt lödfogskapande utan att påverka känsliga komponenter.

8. Konformell beläggning eller underfyllningsutmatning (valfritt)Vissa SMT-linjer levereras med stationen för att applicera en konform beläggning eller underfyllning för att skydda komponenter och öka deras tillförlitlighet i tuffa miljöer.

9. KvalitetskontrollstationerVid dessa stationer kan funktionstestning, manuella inspektioner och olika mätningar utföras för att säkerställa att de monterade korten uppfyller kvalitets- och prestandastandarder.

10. SpårbarhetssystemKortets data registreras av spårbarhetssystemet; denna information inkluderar lödningsfunktioner, komponentplacering, inspektionsresultat och andra parametrar. Det är bra att hitta och lösa olika problem om de finns och tillhandahålla en dokumentation av tillverkningsprocessen för SMT-linjen.

11. Hantering och förvaring av kretskortNoggranna hanterings- och lagringsparametrar är viktiga för att undvika kontaminering, statisk elektricitet och skador under montering.

12. Arbetsstationer och operatörsstationerDessa funktioner ger operatörerna utrymme att ladda komponenter på matare, övervaka monteringsprocessen och lösa problem om de finns.

13. Datahantering och programmeringProgramvarusystem styr programmeringen av reflow-ugnar, pick-and-place-maskiner och inspektionsinstrument. Med det underhåller de produktionsdata och hjälper till med processförbättringar.

14. MaterialhanteringI denna process hanteras komponenter som rullar, rör, brickor och annat förpackningsmaterial för att säkerställa en stadig leverans för tillverkningen.

15. MiljökontrollOlika parametrar som luftfuktighet, temperatur och renlighet är viktiga för att upprätthålla en jämn produktionskvalitet och undvika fel.

SMT-linjelayouttyper

Det finns olika typer av SMT-produktionslinjer (surface mount technology), och varje typ är tillverkad för att optimera olika parametrar i monteringsprocessen, såsom flexibilitet, effektivitet och utrymmesutnyttjande.

1. Linjär layout (Linjär layout)I en inline-layout är arbetsområdet och maskinerna konfigurerade i en linjär konfiguration, där kortet rör sig i en enda rak linje genom olika monteringsfaser. Dess kompakta och enkla layout gör den bäst lämpad för små produktioner. Men den kan vara mindre flexibel för att hantera olika kort och konfigurationer.

2. U-formad layoutEn U-formad layout konfigurerar maskiner och arbetsytor i en U-form. Denna design ger flexibilitet att hantera olika skivstorlekar och strukturer jämfört med inline-layouten. Den kan också erbjuda god sikt och åtkomst för operatörer.

3. L-formad layoutDenna layout skapar en L-form för maskiner och arbetsytor. Denna design används mestadels där utrymmet är begränsat och utnyttjar de tillgängliga ytorna väl. Den kan vara bra för höga produktionsvolymer.

4. MobilnätslayoutI en cellulär layout är produktionslinjen konfigurerad i celler, där varje celler utför en viss operation eller process. Denna layout är flexibel och kan hantera olika produktionsbehov. Den är bra för anpassade produktioner eller produktioner i låg volym.

5. Tornlayout (stjärnkonfiguration)I den här layouten är pick-and-place-maskinen konfigurerad i mitten, och andra maskiner och arbetsområden är konfigurerade i cirkulära eller stjärnliknande arrangemang runt dem. Den är bäst lämpad för höghastighetsproduktion och ger ett effektivt materialflöde från centrala maskiner.

6. Layout med dubbla körfältDenna layout har två parallella linjer för kortet att röra sig genom produktionsprocessen. Denna layout ökar tillverkningsfunktionerna genom att möjliggöra att två kort bearbetas samtidigt. Den används främst för högvolymsproduktion.

7. Modulär layoutI en modulär layout skapas produktionslinjen med hjälp av modulära enheter som enkelt kan konfigureras och utökas vid behov. Denna layouttyp ger anpassningsbarhet och skalbarhet för att möta varierande produktionsbehov.

8. Blandad layout (hybridlayout)En blandad layout länkar samman olika komponenter från olika layouttyper för att optimera vissa tillverkningsparametrar. Den kan till exempel användas som en U-formad layout för pick-and-place och en linjär layout för inspektions- och lödprocesser.

Fördelar med SMT-linjen jämfört med andra PCB-monteringslinjer

SMT-linjer har enorma fördelar jämfört med traditionella kretskortsmonteringsprocesser. Dessa är:

Högre komponentdensitet

SMT-linjen ger större komponenttäthet på kretskortet eftersom komponenterna är direkt monterade på kortets yta. Det gör att små och kompakta enheter och projekt betraktas som huvuddelen av modern elektronik. Därför har vi nu effektiva och kompakta enheter som smartphones.

miniatyrisering

Hög kompakt densitet gör de färdiga produkterna mindre och lättare, vilket är bra för bärbara och bärbara enheter där utrymme är den viktigaste faktorn. 

Ökad hastighet och effektivitet

SMT-linjen är en mycket effektiv och automatiserad kretskortsmonteringsprocess. I denna teknik konfigureras komponenterna på kretskortet. Användningen av pick-and-place-maskiner i SMT ger snabbare montering och produktion. 

Minskat manuellt arbete

Det används mindre manuellt arbete i SMT-monteringsprocessen. Den traditionella kretskortsmonteringsmetoden (genomgående hålteknik) kräver manuell insättning och komponentlödning, vilket är tidskrävande och kan orsaka fel.

Förbättrad elektrisk prestanda

SMT-komponenter (SMD) är oftast konfigurerade nära kretskortets yta, vilket ger kortare sammankopplingslängder. Detta säkerställer mindre parasitisk kapacitans och induktans och förbättrar kretsarnas elektriska funktion.

Bättre signalintegritet

Kostnadsbesparingar

Högre automatisering

Bättre termisk prestanda

Slutsats

I takt med att fler och fler människor letar efter smala och kompakta enheter blir rollen för SMT-linjer inom elektronik alltmer framträdande. Vi hoppas att den här artikeln har gett lite insikt i processen som sker i SMT-linjen. Om du har några kommentarer eller frågor, vänligen... Låt oss veta.